Name: לימוד תהליכים דינמיים של אובייקטים בגודל ננו בנוזל באמצעות מיקרוסקופי אלקטרוני סריקת הילוכים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-02-05T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 29 s
Description: למד מיקרוסקופיית אלקטרונים סריקת הילוכים בנוזל לצפייה בתהליכים דינמיים של ננו-חלקיקי זהב במים. שיטה זו מאפשרת חקר התנהגות חומרים ננומטריים בסביבה נוזלית טבעית.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

אנו מודים לא' ארזט על תמיכתו באמצעות INM. המחקר נתמך בחלקו על ידי תחרות לייבניץ 2014.

<ol><li>Ring, E. A., de Jonge, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+system+for+transmission+electron+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Microsc.+Microanal%22%5BJournal%5D)">Microfluidic system for transmission electron microscopy.</a> Microsc. Microanal. 16, 622-629 (2010).</li>
<li>Ross, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Opportunities+and+challenges+in+liquid+cell+electron+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Opportunities and challenges in liquid cell electron microscopy.</a> Science. 350, 9881-9889 (2015).</li>
<li>de Jonge, N., Ross, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electron+microscopy+of+specimens+in+liquid%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Nanotechnol%22%5BJournal%5D)">Electron microscopy of specimens in liquid.</a> Nat. Nanotechnol. 6, 695-704 (2011).</li>
<li>Zheng, H., Smith, R. K., Jun, Y. W., Kisielowski, C., Dahmen, U., Alivisatos, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Observation+of+single+colloidal+platinum+nanocrystal+growth+trajectories%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Observation of single colloidal platinum nanocrystal growth trajectories.</a> Science. 324, 1309-1312 (2009).</li>
<li>Evans, J. E., Jungjohann, K. L., Browning, N. D., Arslan, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+growth+of+nanoparticles+from+solution+with+in+situ+liquid+transmission+electron+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Controlled growth of nanoparticles from solution with in situ liquid transmission electron microscopy.</a> Nano Lett. 11, 2809-2813 (2011).</li>
<li>Alloyeau, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Unravelling+kinetic+and+thermodynamic+effects+on+the+growth+of+gold+nanoplates+by+liquid+transmission+electron+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Unravelling kinetic and thermodynamic effects on the growth of gold nanoplates by liquid transmission electron microscopy.</a> Nano Lett. 15, 2574-2581 (2015).</li>
<li>Smeets, P. J., Cho, K. R., Kempen, R. G., Sommerdijk, N. A., De Yoreo, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Calcium+carbonate+nucleation+driven+by+ion+binding+in+a+biomimetic+matrix+revealed+by+in+situ+electron+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Mater%22%5BJournal%5D)">Calcium carbonate nucleation driven by ion binding in a biomimetic matrix revealed by in situ electron microscopy.</a> Nat. Mater. 14, 394-399 (2015).</li>
<li>Peckys, D. B., de Jonge, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Liquid+Scanning+Transmission+Electron+Microscopy%3A+Imaging+Protein+Complexes+in+their+Native+Environment+in+Whole+Eukaryotic+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Microsc.+Microanal%22%5BJournal%5D)">Liquid Scanning Transmission Electron Microscopy: Imaging Protein Complexes in their Native Environment in Whole Eukaryotic Cells.</a> Microsc. Microanal. 20, 346-365 (2014).</li>
<li>de Jonge, N., Peckys, D. B., Kremers, G. J., Piston, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electron+microscopy+of+whole+cells+in+liquid+with+nanometer+resolution%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci%22%5BJournal%5D)">Electron microscopy of whole cells in liquid with nanometer resolution.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. 106, 2159-2164 (2009).</li>
<li>Evans, J. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visualizing+macromolecular+complexes+with+in+situ+liquid+scanning+transmission+electron+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Micron%22%5BJournal%5D)">Visualizing macromolecular complexes with in situ liquid scanning transmission electron microscopy.</a> Micron. 43, 1085-1090 (2012).</li>
<li>Dukes, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improved+microchip+design+and+application+for+in+situ+transmission+electron+microscopy+of+macromolecules%5BTitle%5D)+AND+%22Microsc.+Microanal%22%5BJournal%5D)">Improved microchip design and application for in situ transmission electron microscopy of macromolecules.</a> Microsc. Microanal. 20, 338-345 (2014).</li>
<li>Ring, E. A., Peckys, D. B., Dukes, M. J., Baudoin, J. P., de Jonge, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silicon+nitride+windows+for+electron+microscopy+of+whole+cells%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Microsc%22%5BJournal%5D)">Silicon nitride windows for electron microscopy of whole cells.</a> J. Microsc. 243, 273-283 (2011).</li>
<li>de Jonge, N., Pfaff, M., Peckys, D. B. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/278397751_Practical_Aspects_of_Transmission_Electron_Microscopy_in_Liquid">Practical aspects of transmission electron microscopy in liquid.</a> Adv. Imag. Electr. Phys. 186, 1-37 (2014).</li>
<li>Verch, A., Pfaff, M., De Jonge, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exceptionally+slow+movement+of+gold+nanoparticles+at+a+solid%3Aliquid+interface+investigated+by+scanning+transmission+electron+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Exceptionally slow movement of gold nanoparticles at a solid:liquid interface investigated by scanning transmission electron microscopy.</a> Langmuir. 31, 6956-6964 (2015).</li>
<li>Schneider, N. M., Norton, M. M., Mendel, B. J., Grogan, J. M., Ross, F. M., Bau, H. H. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp507400n">Electron-water interactions and implications for liquid cell electron microscopy.</a> J. Phys. Chem. C. 118, 22373-22382 (2014).</li>
<li>Hermannsdoerfer, J., de Jonge, N., Verch, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electron+beam+induced+chemistry+of+gold+nanoparticles+in+saline+solution%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Comm%22%5BJournal%5D)">Electron beam induced chemistry of gold nanoparticles in saline solution.</a> Chem. Comm. 51, 16393-16396 (2015).</li>
<li>Schuh, T., de Jonge, N. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S163107051300203X">Liquid scanning transmission electron microscopy: Nanoscale imaging in micrometers-thick liquids.</a> C. R. Phys. 15, 214-223 (2014).</li>
<li>Jensen, E., Burrows, A., Molhave, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monolithic+chip+system+with+a+microfluidic+channel+for+in+situ+electron+microscopy+of+liquids%5BTitle%5D)+AND+%22Microsc.+Microanal%22%5BJournal%5D)">Monolithic chip system with a microfluidic channel for in situ electron microscopy of liquids.</a> Microsc. Microanal. 20, 445-451 (2014).</li>
<li>Creemer, J. F., et al. <a target="_blank" href="http://ieeexplore.ieee.org/document/5428851/">A MEMS reactor for atomic-scale microscopy of nanomaterials under industrially relevant conditions.</a> J. Microelectromech. Syst. 19, 254-264 (2010).</li>
<li>Williamson, M. J., Tromp, R. M., Vereecken, P. M., Hull, R., Ross, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+microscopy+of+nanoscale+cluster+growth+at+the+solid-liquid+interface%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Mater%22%5BJournal%5D)">Dynamic microscopy of nanoscale cluster growth at the solid-liquid interface.</a> Nat. Mater. 2, 532-536 (2003).</li>
<li>Thiberge, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scanning+electron+microscopy+of+cells+and+tissues+under+fully+hydrated+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci%22%5BJournal%5D)">Scanning electron microscopy of cells and tissues under fully hydrated conditions.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. 101, 3346(2004).</li>
<li>Chen, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+motion+of+DNA-Au+nanoconjugates+in+graphene+liquid+cell+electron+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">3D motion of DNA-Au nanoconjugates in graphene liquid cell electron microscopy.</a> Nano Lett. 13, 4556-4561 (2013).</li>
<li>Yuk, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-resolution+EM+of+colloidal+nanocrystal+growth+using+graphene+liquid+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">High-resolution EM of colloidal nanocrystal growth using graphene liquid cells.</a> Science. 336, 61-64 (2012).</li>
<li>Reimer, L., Kohl, H. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aReimer%2C+L+%22Transmission+electron+microscopy%3A+physics+of+image+formation%22">Transmission electron microscopy: physics of image formation</a>. , Springer. (2008).</li>
<li>Abellan, P., Woehl, T. J., Parent, L. R., Browning, N. D., Evans, J. E., Arslan, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Factors+influencing+quantitative+liquid+%28scanning%29+transmission+electron+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Commun%22%5BJournal%5D)">Factors influencing quantitative liquid (scanning) transmission electron microscopy.</a> Chem. Commun. 50, 4873-4880 (2014).</li>
<li>Woehl, T. J., Jungjohann, K. L., Evans, J. E., Arslan, I., Ristenpart, W. D., Browning, N. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+procedures+to+mitigate+electron+beam+induced+artifacts+during+in+situ+fluid+imaging+of+nanomaterials%5BTitle%5D)+AND+%22Ultramicroscopy%22%5BJournal%5D)">Experimental procedures to mitigate electron beam induced artifacts during in situ fluid imaging of nanomaterials.</a> Ultramicroscopy. 127, 53-63 (2013).</li>
<li>Hohmann-Marriott, M. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoscale+3D+cellular+imaging+by+axial+scanning+transmission+electron+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Methods%22%5BJournal%5D)">Nanoscale 3D cellular imaging by axial scanning transmission electron tomography.</a> Nat. Methods. 6, 729-731 (2009).</li>
<li>Unocic, R. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+electrochemical+measurements+using+in+situ+ec-S%2FTEM+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Microsc.+Microanal%22%5BJournal%5D)">Quantitative electrochemical measurements using in situ ec-S/TEM devices.</a> Microsc. Microanal. 20, 452-461 (2014).</li>
<li>Kourkoutis, L. F., Plitzko, J. M., Baumeister, W. <a target="_blank" href="http://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-matsci-070511-155004">Electron Microscopy of Biological Materials at the Nanometer Scale.</a> Annu. Rev. Mater. Res. 42, 33-58 (2012).</li>
<li>Chao, W., Harteneck, B. D., Liddle, J. A., Anderson, E. H., Attwood, D. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soft+X-ray+microscopy+at+a+spatial+resolution+better+than+15+nm%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Soft X-ray microscopy at a spatial resolution better than 15 nm.</a> Nature. 435, 1210-1213 (2005).</li>
<li>Larabell, C. A., Nugent, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+cellular+architecture+with+X-rays%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Opin+Struct+Biol%22%5BJournal%5D)">Imaging cellular architecture with X-rays.</a> Curr Opin Struct Biol. 20, 623-631 (2010).</li>
<li>Muller, D. J., Helenius, J., Alsteens, D., Dufrene, Y. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Force+probing+surfaces+of+living+cells+to+molecular+resolution%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Chem.+Biol%22%5BJournal%5D)">Force probing surfaces of living cells to molecular resolution.</a> Nat. Chem. Biol. 5, 383-390 (2009).</li>
<li>Allison, D. P., Mortensen, N. P., Sullivan, C. J., Doktycz, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((atomic+force+microscopy+of+biological+samples%5BTitle%5D)+AND+%22Wiley+Interdiscip.+Rev.+Nanomed.+Nanobiotechnol%22%5BJournal%5D)">atomic force microscopy of biological samples.</a> Wiley Interdiscip. Rev. Nanomed. Nanobiotechnol. 2, 618-634 (2010).</li>
<li>Fleming, A. J., Kenton, B. J., Leang, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bridging+the+gap+between+conventional+and+video-speed+scanning+probe+microscopes%5BTitle%5D)+AND+%22Ultramicroscopy%22%5BJournal%5D)">Bridging the gap between conventional and video-speed scanning probe microscopes.</a> Ultramicroscopy. 110, 1205-1214 (2010).</li>
<li>Sulchek, T., Hsieh, R., Adams, J. D., Minne, S. C., Quate, C. F., Adderton, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-speed+atomic+force+microscopy+in+liquid%5BTitle%5D)+AND+%22Rev.+Sci.+Instr%22%5BJournal%5D)">High-speed atomic force microscopy in liquid.</a> Rev. Sci. Instr. 71, 2097-2099 (2000).</li>
</ol>

למחברים אין מה לחשוף.

הפרוטוקול המתואר מאפשר STEM של AuNPs בנוזל, כולל תצפית של תהליכים דינמיים. ההרכבה של הבעל היא טכניקה קלה-כדי-ללמוד. עם זאת, כמה היבטים יש לקחת בחשבון כאשר עובדים עם בעל TEM זרימת הנוזל. לדוגמא, קצוות שבורים של שבב סי או חלקיקים גדולים על טבעות האטם עלולים לגרום דליפה של נוזל התא. מצד השני, חלקיקים גדולים (&gt; 200 ננומטר; למשל, אבק או פסולת Si) על הממברנה SiN עלול לגרום עובי מוגבר של נוזל התא, מה שמוביל ניגוד הדמיה נמוך או לרזולוציה מרחבית נמוכה ואף עלול לגרום חלונות SiN לשבור. חשוב לציין, שאריות של מלח או חומרים כימיים אחרים עשויות להשפיע על תוצאות הניסויים בצורה בלתי רצויה. לכן, חשוב כי את השלבים השונים של הכנת מדגם והרכבה בעל מבוצעים בזהירות בסביבה נקיה ונטול אבק. העובי של ce הנוזליll קובעת החלטת השגה, כמו גם את החדות של התמונות המתקבלות 17. עובי זה יכול להיות מותאם באמצעות מפרידים ממוקמים על אחד משני שבבי Si. בהתאם לממדי של המדגם, בעוביים שונים של נוזל התא יכול להתממש. לצורך המחקר של AuNPs, אפשר להשתמש מפרידים קטנים (200-500 ננומטר), בעוד תאי איקריוטיים כולו צריכים מפריד גדול של עד 5 מיקרומטר. העובי של נוזל התא מושפע יותר על ידי המתנפחות של חלונות קרום SiN נובעי פרש הלחצים בין נוזל התא ואת הוואקום שמסביב. אפקט זה הופך בולט יותר עם חלונות קרום SiN גדולות. לפיכך, על מנת למזער את העובי של נוזל התא, מומלץ להשתמש בחלונות קרום SiN קטנים. במקרה זה קשה למצוא חפיפה בין שני חלונות קטנים, הם ניתנים להרכבה בתצורה חצתה באמצעות שבב אלקטרוני בסיס שונה. larg תצורות חלופיותאיליי למנוע בולטות מורכבת של חלונות שבב 18 או קרום מונוליטי נתמך על ידי עמודים 19, אבל אלה חסרונות תערוכה לגבי טעינת מדגם. אחד ההיבטים המאתגרים ביותר של הטכנולוגיה הנוכחית הוא חוסר שליטה מדויקת עובי הנוזל. לעתים קרובות, הנוזל הוא הרבה יותר עבה ממה צפוי מן ממדי spacer בשימוש, כפי שראה כאן. מספר קבוצות השתמשו בתאי נוזלי סגורים 4, 20, 21, 22; יש מערכות אלה כמה יתרונות לגבי רזולוציה מרחבית, כמו עובי הנוזל יכול להיות מופחת על ידי גרימת בועה בנוזל. לחלופין, חלונות SiN ניתן לכפות לקרוס, שמובילים שכבת נוזל דלילה. שלישית, המתחם של חלונות מדלל אחרים קיים (למשל, גרפן) 23, גם וכתוצאה מכך הרבה נוזלים מדלליםממה אפשרי עם המערכה המתוארת בפרוטוקול זה. עם זאת, אי אפשר לזרום נוזל במערכות אלה. באשר כל טכניקה מיקרוסקופיה ברזולוציה גבוהה, מספר ההיבטים הניסיונות יש לקחת בחשבון. ההיבט החשוב ביותר הוא האינטראקציה של אלומת אלקטרונים עם הנוזל או המדגם. בנוסף לניזקי קרינה, אשר מגביל את הרזולוציה המרחבית השגה עבור דגימות רבות מוצקות 24, דגימות הנוזל מושפעות גם על ידי מוצרי radiolysis שנוצר אלומת אלקטרונים 15, 25. מאז מוצרים אלה עשויים להשפיע על הניסוי, נתונים לפרשנות זהירים ותכנון ניסויים חיוניים 26. הגדרות מיקרוסקופ צריכות להיבחר על פי היעדים של מחקר מסוים. STEM ADF חזק יותר עבור חלקיקי הדמיה של מספר אטומי גבוה (Z) בעוביים גדולים של נוזל התא, WHIle TEM נותן לעומת זאת טוב יותר על חומרים נמוך-Z הוא בדרך כלל מהר יותר אבל דורש שכבות נוזל דלילות 3. במקום להשתמש בגלאי ADF, מוארת שדה (BF) גלאי משמש לעתים כדי שזה יקלוט את נוזל התא, מאז STEM BF הוא יתרון עבור הדמיה חומרים נמוך Z בשכבות עבות 27. עם הגדלת עובי של נוזל התא, יותר הנוכחית היא זקוקה. עם זאת, זה גם מעלה את ריכוזי מוצרים radiolysis ומגביר נזקי הקרינה. ראוי גם לציין כי היפוך של ניגוד הוא ציין גלאי ADF לנוזלים עבים מאוד (&gt; 10 מיקרומטר עבור מים). התנאים הנוזלים שונו בין הניסויים שלנו על ידי הסרת בעל המיקרוסקופ וההחלפה הן מדגם הנוזל. בנוסף לשינוי ריכוז המלח, זה בקלות ניתן לשנות מאפיינים אחרים של הנוזל על ידי זורם נוזלים שונים (למשל, האם מותרמשתמשים בפתרונות חיץ כדי להגדיר pH ספציפי 16 או עשוי להציג פתרונות אורגניים או תוספים אחרים). כמו כן ניתן לשנות את הנוזל תוך המחזיק עדיין מוכנס המיקרוסקופ ידי זורם נוזלים דרך מערכת microfluidic. עם זאת, במקרה זה, לא ידוע באיזו שעה להצביע הנוזל על השינויים המדגמים. כמו כן ראוי לציין כי שבבים התומכים אלקטרודות זמינים, כך ניסויי אלקטרוכימיה ננו יכולים להתבצע 28. האובייקטים של מחקר אינם מוגבלים AuNPs במים, אלא מגוון רחב של דגימות ניתן ללמוד באמצעות הפרוטוקול המתואר לעיל, כולל סיליקה, טיטניום אוקסיד, ופולימרים. אם תנועות של האובייקטים הם מהר מדי כדי ללכוד בתמונה בתוך הרכישה, ניתן להפחית את הצמיגות ידי סדר גודל באמצעות תערובת של גליצרול 50% ו -50% מים. מתוך נקודות הנ&quot;ל,מספר יתרונות, אפשרויות, וגם החסרונות לעין. כשעובד עם STEM נוזל פאזיים, החסרונות החשובים ביותר שיש לשקול הם כי: 1) כל ניסוי מושפע האינטראקציה הדינמית של אלומת האלקטרונים עם הדגימה כולו (האובייקט תחת השגחה, הנוזל, ואת קרומי SiN); 2) טיפול מדגם הוא מייגע, וזה לעתים קרובות קשה להשיג שכבת נוזל דקה כי המדגם או השבבים להכיל כמה חלקיקים מיקרומטר בגודל; 3) עובי הנוזל בדרך כלל שונה במידה רבה מן העובי המיועד שקבע spacer; ו -4) רזולוציה וחדות מרחבית תלויה מאוד על עובי הנוזל ואת ההבדל בין צפיפות השינוי של האובייקט תחת השגחה ואת הנוזלים. נכון להיום, שיטות בשפע קיימים עבור מיקרוסקופיה של אובייקטים בתוך נוזל עם רזולוציה מרחבית ננומטרי. במיקרוסקופ אלקטרונים בקרח אמורפי היא טכניקה רבת עוצמה 29,אבל הפרוצדורות המעורבות הן עדינות, לא כל הניסויים לאפשר הכנת המדגם בקרח, וניסויי זמן נפתר הם בלתי אפשריים. קרן ה- X מיקרוסקופיה 30, 31 יכולה עקרונית לשמש, אבל זה בעל רזולוציה מרחבית מוגבלת ואינו זמין נרחב במעבדות. מיקרוסקופ כוח אטומי בנוזל כבר נקבע אך הוא טכניקת משטח 32 בלבד, 33, 34, 35. במיקרוסקופ אור אינה מראה רזולוציה מרחבית מספיק. בשלב הנוכחי, מיקרוסקופית אלקטרונים בנוזל נראה את הטכניקה החזקה ביותר עבור מיקרוסקופיה ישירה של אובייקטים ננו ותהליכים בנוזל. TEM גזע פאזיים נוזלים עדיין אינו שיטות אנליטיות שיגרתיות, אך עדיין מתפתח. מספר פרמטרים לקחת בחשבון הוא ניכר, וזה often קשה לשחזר את תוצאות הניסוי. יתר על כן, נתונים כמותיים קשה להשיג בגלל ההשפעות תחת חקירה שלובים התהליכים המתרחשים כתוצאה של אלומת אלקטרונים. הפרוטוקול המתואר כאן שואף ליצור אחידות פרוטוקול הניסוי, ובכך בדיווח על כל היבטי הבסיס הרלוונטיים של הניסוי. אנו מקווים כי פרוטוקול זה יוביל שחזור טוב יותר של עבודה ניסויית בתחום מתפתח זה.

קונבנציונלי סריקת הילוכי אלקטרונים מיקרוסקופי (STEM) הוא מוגבל על ידי המגוון של דגימות המתאים לניתוח, במיוחד הדגימות היבשות מוצקות עבור מיקום המתאימים ואקום גבוה. עם זאת, שאלות מדעיות וטכנולוגיות רבות נוגעות חומרים ננומטריים ותהליכים בסביבה נוזלית. דוגמאות המשובצות במלואם את הנוזל ניתן ללמוד עכשיו עם גזע באמצעות מושג הכרוך בתא microfluidic התאסף בעל דגימת הילוכים מיקרוסקופי אלקטרונים (TEM) ו STEM 1. טכניקה חדשה שפותחה זה הפכה יותר ויותר פופולרי, כפי שהוא מספק תובנה חדשה תהליכים חשובים של נושאי מחקר שונים, כוללים הצמיחה, הפירוק, ותהליכי צבירה של חלקיקים 2, 3, 4, 5, 6. לא מתכות בלבד, אלא גם biominerals 7 ומערכות ביולוגיות ניתן ללמוד 8, 9, 10, 11. טעינת מדגם רכישת תמונה עבור STEM נוזל שלב שונה מאשר גזע של דגימות יבשות כרוך פרוטוקול הדורש הכשרה ייעודית. מערכת microfluidic מורכבת משני שבבי סיליקון תמיכת סיליקון ניטריד (חטא) חלונות קרום שקופות עבור אלומת האלקטרונים ב 200 keV אנרגיה 12 (ראה איור 1 א). פרטים על המאפיינים של טיפול השבבים אלה ניתן למצוא במקום אחר 12, 13. המדגם כלל מכיל אובייקטים בקנה מידה ננומטרי. במאמר זה צפינו חלקיקי זהב (AuNPs). AuNPs הם משותקים ליד החלון העליון (ביחס קרן אלקטרונים מטה-נסיעה) או לצוף liquתְעוּדַת זֶהוּת. רזולוציה מרחבית ננו ב- STEM מתקבל על ידי סריקת אלומת אלקטרונים על AuNPs ואיסוף האלקטרונים מפוזרים מועבר באמצעות שדה האפל טבעתי (ADF) גלאי 9. שני השבבים ממוקמים בתוך חריץ קטן בקצה של בעל TEM זרימת נוזל 1 (בעל פועלת לשני STEM ו TEM אבל המכונה בעל TEM). אחד השבבים מכיל spacer כך תא נוזל נוצר בין השבבים. טבעות אטימה משני צידי שני שבבים לספק ואקום איטום של תא נוזלי 13 (ראה איור 1B). מטרת מאמר זה היא להדגים את השלבים הבסיסיים של טעינת מדגם ורכישת נתונים כך שמשתמש מעוניין יכול למצוא גישה קלה הטכניקה החדשה הזאת. מערכת זמינה מחברה ספציפית נלקחת בחשבון, אבל הפרוטוקול תקף גם עבור מערכות של חברות אחרות. הטכניקה היאמורכב יותר TEM גזע קונבנציונליים, ומספר ההיבטים המעשיים יש לקחת בחשבון כאשר עובדים עם מערכת בעל נוזלי 13. והחשוב מכל הוא להבטיח כי התא הנוזלי הוא מותקן בצורה נכונה, ובכך לספק שכבת נוזל דקה חותמת ואקום. לכן, חשוב מאוד לעבוד בצורה נקיה וכדי למנוע היווצרות אבק במהלך תקופת ההכנה וההרכבה של בעל TEM זרימת הנוזל. בפרט, טבעות האטם ושתיים שבבי סיליקון צריכים להיות חופשיים מכל הזיהום. אפילו חלקיקים קטנים של אבק על אחד השבבים עשויים קשות להגדיל את העובי של התא התאסף, אשר עשוי למנוע את השגת רזולוציה מרחבית שימושית. חותם ואקום חשוב כך שאף זיהום או נזק יישאר מיקרוסקופ אלקטרונים לאחר הניסוי. פרוטוקול זה מתאר את הליך טעינת בדיקות הנדרשות מספר. המבצע של מיקרוסקופ האלקטרונים הוא פשוט, but זה דורש כמה שלבים נוספים לעומת מיקרוסקופיה של דגימות מוצקות. עם הגדלת עובי הנוזל, יותר אלקטרונים נספגים מפוזרים על ידי הנוזל; מדידה של עובי הנוזל חיונית. לבסוף, הפרוטוקול מסביר כיצד תמונות נלקחות ואיך תהליכים דינמיים ניתן ללמוד. <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/54943/54943fig1.jpg"> איור 1: תא זרימת נוזל עבור סריקה הילוכים אלקטרונים מיקרוסקופית (STEM). (א) איור סכמטי של נוזל התא התאסף. שני שבבים סיליקון עם סיליקון ניטריד (חטא) חלונות קרום מוצבים בין שתי טבעות אטימות. הנוזל סגור בין הממברנה SiN ובכך מופרד הוואקום במיקרוסקופ האלקטרונים. סריקות אלומת אלקטרונים ממוקדות על המדגם. ניגודיות מתקבלת מאלקטרונים מפוזרים. חלקיקי זהב (AuNPs) הם משותקים בתוך הנוזל על הממברנה SiN אבל גם יכול לנוענוזל. (ב) חתך סכמטי הצד לנוכח ערימת שני שבבים עם טבעות אטימה. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54943/54943fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a>

<table><tbody><tr><td>מיקרוסקופ אור דו-עיני</td><td>Leica</td><td>M60 CMO</td><td></td></tr><tr><td>סריקת מיקרוסקופ אלקטרונים עם מתקן סטייה כדורית</td><td>JEOL</td><td>ARM200F</td><td></td></tr><tr><td>מחזיק דגימה TEM זרימת</td><td>נוזלים DENS Solutions</td><td>Ocean</td><td></td></tr><tr><td>משאבת מזרק מיקרופלואידית</td><td>הרווארד Scientific</td><td>PicoPlus</td><td></td></tr><tr><td>מנקה פלזמה</td><td>Gatan</td><td>Solarus950</td><td></td></tr><tr><td><חזק>כימיקלים</חזק></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>אצטון, רוטיסולב&nbsp; פלוס עבור HPLC</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>7328.2</td><td></td></tr><tr><td>מים, chromasolv פלוס עבור HPLC</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>34877-2.5L</td><td></td></tr><tr><td>אתנול, רוטיזולב HPLC</td><td>כיתה קארל רוט</td><td>P076.2</td><td></td></tr><tr><td>קולואיד זהב ציטראט מיוצב, קוטר 30 ננומטר</td><td>בריטי-ביוסל</td><td>EM. GC20</td><td></td></tr><tr><td>Materials</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Base שבבי סיליקון עם ממברנות סיליקון ניטריד בעובי 50 ננומטר ומידות של 20 ומיקרו; m x 0.40 מ"מ</td><td>פתרונות DENS</td><td>לשבבי סיליקון מערכת אוקיינוס</td><td></td></tr><tr><td>Spacer עם ממברנות סיליקון ניטריד בעובי 50 ננומטר, מידות של 20 ומיקרו; m x 0.40 מ"מ, ועובי מרווח של 200 ננומטר</td><td>DENS פתרונות</td><td>למערכת</td><td></td>האוקיינוס</tr><tr><td>צינורות הצצה מיקרופלואידיים</td><td>Upchurch Scientific</td><td>1570</td><td></td></tr><tr><td>קצות פלסטיק להחלפה פינצטה</td><td></td><td></td><td></td></tr> <tr><td>(גוף נירוסטה אנטי מגנטי אנטי חומצה עם קצות ESD PVDF (SV))</td> <td>IDEAL-TEK</td><td>2ASVR.SA</td><td></td></tr><tr><td>ציפוי טפלון פלדה כפופה (EMS SA עם "PTFE" ציפוי)</td> <td>מדעי מיקרוסקופיה אלקטרונית</td><td>78322-7Te</td><td></td></tr><tr><td>פינצטה מפלדת מקור רחב מצופה טפלון (ציפוי EMS 2A "PTFE")</td> <td>מדעי מיקרוסקופיה אלקטרונית</td><td>78322-2ATe</td><td></td></tr><tr><td>מזרק המילטון, 1 מ"ל, אטום לגז (דגם 1001 TLLX SYR)</td> <td>המילטון</td><td>81323</td><td></td></tr><tr><td>רקמת חדר נקי Sontara Micropure AP (224 x 224 מ"מ)</td> <td>DuPont</td><td>Sontara MicroPure</td><td></td></tr></tbody></table>

לימוד תהליכים דינמיים של אובייקטים בגודל ננו בנוזל באמצעות מיקרוסקופי אלקטרוני סריקת הילוכים

Studying Dynamic Processes of Nano-sized Objects in Liquid using Scanning Transmission Electron Microscopy

דוגמאות מלא מוטבע בתוך נוזל ניתן ללמוד ברזולוציה מרחבית ננו עם סריקה הילוכים אלקטרונים מיקרוסקופית (STEM) באמצעות תא microfluidic התאספו בעל הדגימה עבור במיקרוסקופ אלקטרונים הילוכים (TEM) ו STEM. מערכת microfluidic מורכבת משני שבבי סיליקון תמיכת ניטריד הסיליקון דקה (חטא) חלונות הממברנה. מאמר זה מתאר את הפעולות הבסיסיות של טעינת מדגם ורכישת נתונים. והחשוב מכל הוא להבטיח כי התא הנוזלי הוא מותקן בצורה נכונה, ובכך לספק שכבת נוזל דקה חותמת ואקום. פרוטוקול זה כולל גם מספר הבדיקות הנדרשות לבצע במהלך טעינת מדגם כדי להבטיח הרכבה נכונה. לאחר המדגם טעון מיקרוסקופ האלקטרונים, עובי הנוזל צריך להימדד. הרכבה לא נכונה עשויה לגרום נוזל עבה מדי, בעוד נוזל מדי-דק עשוי להצביע על היעדר הנוזל, כגון כאשר נוצרת בועה. לבסוף, הפרוטוקולמסביר כיצד ניתן ללמוד תמונות תהליכים נלקחות ואיך דינמי. מדגם המכיל AuNPs הוא צלם הוא במים טהורים מלוח.

בעל TEM זרימת הנוזל שמש ללמוד את ההתנהגות של AuNPs בנוזל. AuNPs היו משותקים ביציבות על הממברנה SiN במים טהורים הם צילמו עם רזולוציה ננו באמצעות נוזל פאזיים STEM (איור 6). ניגודיות מעולה הושגה על זהב הפיזור מאוד. הצפיפות הנוכחית במסך פוספור נמדד למדגם מבחן יבש הייתה 20 PA / cm², בזמן שהוא הסתכם 8 PA / cm² עם בעל TEM זרימת הנוזל המוכנס. באמצעות משוואה 1, מי t = 2.4 ± 0.5 מיקרומטר, הרבה יותר גדולה ממה שציפה מבוסס על עובי spacer של 200 ננומטר. אף על פי כן, עובי הוא לא גדול מדי עבור הדמיה של AuNPs עם רזולוציה מרחבית ננומטרי. עובי הנוזל היה עבה יותר ננומטר 200 שקבע spacer בשל בולטות של ממברנות SiN, הלא השטיחות של השבבים, ופסולה המתגוררת על השבבים. ther.within-page = "1"&gt; לקבלת מים טהורים, AuNPs לשמור על הצורה שלהם במהלך ההדמיה 16, אם כי מוצרים radiolysis תגובתי (ה - א.ק., H •, H +, OH •) שמקורן האינטראקציה של אלומת אלקטרונים עם מים עלולים לחמצן אטום זהב יחיד, שיביא לשינוי של צורת AuNPs 15. עם זאת, כאשר מערכת זרימת הנוזל שמשה להציג יוני כלוריד בניסוי שני, את היציבות של AuNPs השתנתה. יוני כלוריד מסוגל ייצוב אטום זהב חמצון בצורת tetrachloroaureat, AuCl 4 -. איור 7 מראה כי AuNPs מומס לאט במהלך סדרת זמן לשגות הדמיה STEM, בדומה לתוצאות שדווח קודם לכן 16. לבירור קצב במינון אלקטרונים משומש, זה לקח ~ 300 ים לפזר את 30 AuNPs ננומטר בגודל. התנועות של AuNPs ב wate r נחקר בניסוי שלישי (איור 8). לפני הניסוי, בעל TEM זרימת הנוזל נוקה על מנת להסיר כל עקבות של מלח. בשונה מן הניסוי הראשון, גישת הכנת מדגם חלופי שמשה להשיג מצורפת החלשות AuNPs קרום SiN 14. בניסוי זה, הפתרון AuNP הונח על שבב סיליקון התאספו בעל TEM זרימת נוזל בלי לתת פתרון להתייבש. בדרך זו, את AuNPs בקלות מנותק מן הקרום SiN על הדמיה בשיעור המינון בשימוש. חלק AuNPs התרחק שדה הראייה אל הפתרונות בתפזורת, בעוד AuNPs הנותרים נשארו בתוך שדה הראייה בסמיכות לחלון SiN. תנועות של AuNPs אלה נצפו, ובסופו של דבר הם מגובבים. לאחר זמן מה, agglomerates אלה מנותקים גם מן הקרום SiN ועזב את שדה הראיה ואת לתוך התמיסה. ntent "FO: keep-together.within-page =" 1 "&gt; <img alt="איור 6" src="/files/ftp_upload/54943/54943fig6.jpg"> איור 6: מיקרוסקופיה סריקת ההילוכים אלקטרונים (STEM) מיקרוסקופ של AuNPs 30 ננומטר קוטר על גבי שכבת מים טהורה. התמונה המוצגת היא של אזור נבחר את התמונה המקורית. גודל התמונה היה 1,024 x 1,024 פיקסלים, להתעכב זמן פיקסל היה 19 מיקרו-שניות, גודל פיקסל היה 0.73 ננומטר, ואת ההגדלה היתה 400,000X. המינון שהאלקטרון ובכך 7.1 x 10 4 דואר - / nm². הצפיפות הנוכחית נמדדה על מסך זרחן הייתה 8 PA / 2 סנטימטר, כך עובי הנוזל חושב להסתכם 2.4 מיקרומטר. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54943/54943fig6large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 7" src="/files/ftp_upload/54943/54943fig7.jpg"> איור 7: סדרת זמן לשגותשל STEM micrographs של AuNPs מלוחים. (AD) תמונות שחולצו מן הסדרה זמן לשגות של תמונות STEM ב 30 מרווחי ים. AuNPs לפזר בהדרגה בנוזל כתוצאה של נוכחות של יוני כלוריד. השעה להתעכב פיקסל היה 2 מיקרו-שניות, את מסגרת הזמן של הסדרה זמן לשגות היה 1.75 s, גודל פיקסל היה 0.44 ננומטר, ואת ההגדלה היתה 500,000X. המינון אלקטרונים לכל תמונה היה 1.2 x 10 4 דואר - / nm². עובי הנוזל היה 2.4 מיקרומטר. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54943/54943fig7large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="הספרה 8" src="/files/ftp_upload/54943/54943fig8.jpg"> איור 8: גבעול מיקרוסקופ של AuNPs העברת מים טהורים. (א) קרום SiN עם AuNPs, מתוכם כמה נבחרות עם החצים. (ב) מסלולים Motionשל AuNPs הנבחר (ראה א). AuNPs חלק להתרחק שדה הראייה בזמן הדמיה. AuNPs הנותר להעביר רוחבי לאורך הממברנה SiN ולהתחיל פרור לגושים. בהגיעם לגודל אשכול קריטי, הם לשגר מן הקרום להתרחק מתחום להתעכב זמן פיקסל view.The היה 1 מיקרו-שניות, הזמן מסגרת היה 0.52 s, גודל פיקסל היה 1.8 ננומטר, ואת ההגדלה היתה 120,000X. המינון אלקטרונים לכל תמונה היה 3.5 x 10 2 דואר - / nm² ואת עובי הנוזל היה 2.4 מיקרומטר. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54943/54943fig8large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a>

פרוטוקול זה מתאר את הפעולה של בעל דגימת זרימת נוזל עבור מיקרוסקופיית אלקטרוני הילוכים של AuNPs במים, כפי שמוצג על התצפית של תהליכים דינמיים ננומטריים.

Samples fully embedded in liquid can be studied at a nanoscale spatial resolution with Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) using a ...

המטרה הכוללת של מיקרוסקופ אלקטרונים שידור סריקת פאזה נוזלית היא לצפות במבנים ותופעות של ננו-חומרים בדגימות ביולוגיות המוטמעות במלואן בשכבה נוזלית בעובי של עד מספר מיקרומטרים. שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום מדעי החומרים כגון התנהגות של ננו-חומרים בנוזל וחקר דגימות ביולוגיות בסביבה הנוזלית הטבעית. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שהיא מספקת מידע מורפולוגי בקנה מידה ננומטרי על דגימות בנוזל.בדרך כלל, אנשים חדשים בשיטה זו יתקשו מכיוון שטעינת מחזיק הדגימה ורכישת התמונה אינם פשוטים כפי שנעשה לראשונה במיקרוסקופ אלקטרונים. כדי להתחיל בהליך, במנדף זרימה למינרי נקי, יש לנקות שקופית זכוכית מיקרוסקופית קלה עם רקמה נטולת סיבים ואתנול טהור. הניחו את השקופית על טישו בחדר נקי בצלחת פטרי עם מכסה.כדי לתפעל את שבבי ה-SiN, באמצעות פינצטה מצופה פחמן, תפסו את השבב בחוזקה אך בזהירות בצדדים הארוכים, תוך שמירה על קרום ה-SiN פונה כלפי מעלה בכל עת. באמצעות טכניקה זו, הניחו חמישה שבבים ללא מרווח וחמישה שבבים עם מרווח של 200 ננומטר על מגלשת הזכוכית. סוגרים את צלחת הפטרי ומביאים את השבבים למכסה אדים.מניחים את השבבים בכוס של אצטון בדרגת HPLC כשצד הממברנה כלפי מעלה. סובבו בעדינות את הכוס למשך שתי דקות כדי להסיר את ציפוי המגן, והקפידו לא להפוך את השבבים. לאחר מכן, העבירו במהירות את השבבים לכוס של אתנול טהור.מכסים את הכוס בנייר אלומיניום. סובבו בעדינות את הכוס במשך שתי דקות כדי לסיים את הסרת הציפוי והביאו אותה בצלחת פטרי סגורה לקולט האדים הלמינר. הניחו את השבבים על רקמה טרייה בחדר נקי, והקפידו לא להפוך את השבבים כשהם משתחררים מהפינצטה.הניחו לשבבים להתייבש מספר דקות. ואז הניחו את השבבים על מגלשת הזכוכית בצלחת הפטרי. סוגרים את צלחת הפטרי ומביאים את השבבים למנקה פלזמה.הנח את מגלשת הזכוכית והשבבים במנקה הפלזמה והפעל תוכנית ניקוי של חמש דקות כדי להסיר פחמימנים מממברנת ה-SiN. בעזרת מיקרוסקופ אור, בדוק את השבבים לאיתור ממברנות קרועות או חלקיקי לכלוך. השלך שבבים פגומים או מלוכלכים.במכסה המנוע הזרימה הלמינרית, יש לשתק את השבבים בקופסת הובלה נקייה עם משטח פנימי דביק. מרחו טיפת מיקרוליטר אחת של תמיסת ננו-חלקיקי זהב מימית מיוצבת של שלושה ציטראט מולארי על ממברנת ה-SiN של כל שבב ללא מרווח, ואפשרו לתמיסה להתייבש. לאחר מכן, מרחו מיקרוליטר אחד של מים נטולי יונים על הממברנה כדי לשטוף מלח ופעילי שטח.לאחר 30 שניות, השתמש בנייר סינון כדי לטפוח בזהירות את המים ולאפשר לשבבים להתייבש. הנח את קצה מחזיק ה-TEM של זרימת הנוזל מתחת למיקרוסקופ אור דו-עיני. הסר את מכסה הטיטניום מקצה המחזיק והנח אותו על יריעת נייר אלומיניום.הגדר משאבת מזרק מיקרופלואידית עם מזרק זכוכית של מיליליטר אחד המכיל 0.5 מיליליטר מים בדרגת HPLC. חבר את המזרק למערכת הזרימה והפעל את המשאבה. כאשר המים נשטפים דרך המערכת, בדוק את הקווים לאיתור נזילות או התכווצויות זרימה.בסיום השאיבה, הסר את השטיפה מתא תאי הנוזל וייבש את קצה המחזיק בנייר פילטר. בדוק את קצה המחזיק עם מיקרוסקופ האור. יבש את הקצה עם טישו חדר נקי והסר אבק או סיבים בעזרת פינצטה נקייה מצופה PTFE.בדוק את מכסה קצה המחזיק, את טבעת ה-O ואת הברגים, והסר אבק או סיבים בעזרת פינצטה מצופה PTFE. הנח את טבעת ה- O בקבוצות המחזיקים. הנח את הבורג הראשון וסובב אותו כמה פעמים כך שהוא פשוט יישאר.בעזרת פינצטה מעוקלת נקייה, הנח את שבב הדגימה בכיס קצה המחזיק כשקרום ה-SiN פונה כלפי מעלה. השתמש במיקרוסקופ האור הדו-עיני כדי לבדוק שהשבב יושב כהלכה. הנח טיפה של 0.3 מיקרוליטר מים מסוננים טהורים על שבב הדגימה.החזקת השבב במקומו בעזרת פינצטה. לאחר מכן, הרם שבב מרווח עם פינצטה מעוקלת מוחזקת הפוך. סובב בזהירות את הפינצטה כך שקרום השבב פונה כלפי מטה.הנח את שבב המרווח על שבב הדגימה. הנח חומר מחזיר אור מתחת לקצה המחזיק ובדוק את יישור השבב מתחת למיקרוסקופ האור המשקפת. השתמש בפינצטה כדי לכוונן בזהירות את השבבים אם חלונות ה-SiN אינם מיושרים.לאחר מכן, הרם את מכסה תא הדגימה בעזרת פינצטה. הפוך את המכסה הפוך, ומבלי לגעת בשבבים, הנח את הצד האחורי של המכסה על קצה המחזיק. הנח את הבורג הנותר באמצעות פינצטה והדק את שני הברגים בצורה איטרטיבית.הדק בזהירות עד שהם נתקלים בהתנגדות. חלונות יכולים להישבר בקלות אם ההידוק חזק מדי. התחל זרימת נוזלים של ארבעה מיקרוליטר לדקה דרך המערכת ובדוק אם יש נזילות בקצה המחזיק.לאחר מכן, הביאו את המחזיק לתחנת משאבת ואקום ובצעו בדיקת נזילות. ודא שהלחץ יגיע לפחות ל-10 ל-mbar החמישי השלילי תוך חמש דקות. הנח את המחזיק במארז שלו.והביאו את המחזיק למיקרוסקופ האלקטרונים. הגדר את המיקרוסקופ במצב STEM. מדוד את צפיפות הזרם של קרן האלקטרונים עם סרט פחמן דק המצופה בננו-חלקיקי זהב כדגימת ייחוס ללא מים.התחל את זרימת המים הטהורים בקצב של לא יותר משני מיקרוליטר לדקה. הכנס את מחזיק ה-TEM של זרימת הנוזל למנעול עומס הוואקום והתחל בפינוי. ודא שהלחץ יורד כרגיל.ולאחר מכן הכנס את מחזיק ה-TEM במלואו למיקרוסקופ. לאחר שהלחץ נמוך מספיק, פתח את שסתום הקורה והכנס את גלאי מזין המסמכים האוטומטי. הגדר את המיקרוסקופ למצב רכישה רציף ותרגם את שלב הדגימה בכיווני X ו-Y כדי למצוא את חלון ה-SiN.כוונן את הניגודיות והבהירות כך שקצוות החלון יהיו גלויים בבירור. תרגם את הבמה לכיווני X ו-Y כך שפינה של החלון תהיה במרכז שדה הראייה. לאחר מכן אפס את עדשת האובייקטיב.התאם את המיקום האנכי של שלב הדגימה כדי למקד את הפינה בגסות. הטה את הבמה בחמש מעלות קדימה ואחורה כדי לבדוק שהדגימה נמצאת בגובה האוצנטרי. מרכז את פינת החלון בשדה הראייה ולאחר מכן אחסן את מיקום הבמה בתוכנה.תרגם את השלב בכיווני X ו-Y עד שננו-חלקיקי הזהב נראים לעין. ואז למקד את עדשת האובייקטיב. שימו לב לצפיפות הנוכחית וחישבו את עובי התא הנוזלי.תרגם את השלב לכיווני X ו-Y כדי לאתר אזור עם לפחות 20 ננו-חלקיקי זהב. הגדר את הפרמטרים ורכוש תמונה. ננו-חלקיקי זהב אנו משותקים על קרום סיליקון ניטריד ומצולמים עם STEM פאזה נוזלית.במים טהורים, ננו-חלקיקי הזהב שמרו על צורתם לאורך כל ההדמיה. תוצרי רדיוליזה מהמים יכולים לחמצן אטומי זהב בודדים שיכולים בסופו של דבר לשנות את צורת הננו-חלקיקים. בניסוי אחר, יוני כלוריד אנו מוכנסים לשלב הנוזל.ננו-חלקיקי הזהב התמוססו לאט במהלך הניסוי כאשר אטומי הזהב המחומצנים יצרו טטרכלואוריאט מסיס. כדי לחקור את תנועותיהם של ננו-חלקיקי זהב במים, בניסוי שלאחר מכן, הננו-חלקיקים לא היו משותקים לחלוטין על קרום הדגימה. ננו-חלקיקי הזהב הצטברו וכאשר הגיעו לגודל צביר קריטי, יצאו משדה הראייה.לאחר שליטה, ניתן לבצע טכניקה זו תוך שעתיים אם היא מבוצעת כראוי. יידרשו מספר שבועות של הכשרה. בזמן ניסיון הליך זה, חשוב לזכור לעבוד ברוגע ולבדוק את אטימות הוואקום ועובי הנוזל.לאחר פיתוחה, טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים במדעי החומרים, כימיה וביולוגיה לחקור צמיחה ותנועה של ננו-חלקיקים בנוזל, את המבנה של חומרים ננומטריים בסביבות נוזליות ואת הפונקציונליות של חלבונים בתאי יונקים. לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להיות בעל הבנה טובה כיצד לבצע מיקרוסקופ אלקטרונים שידור סריקה של ננו-חלקיקי זהב המוטבעים בשכבת מים כולל טעינה נכונה של מחזיק הדגימה והתאמת המיקרוסקופ. אל תשכח שעבודה עם נוזל במיקרוסקופ אלקטרונים עלולה לגרום לנזק אם מחזיק הדגימה אינו נטען כהלכה.לכן חשוב לבדוק אם יש דליפת ואקום לפני הטעינה.

studying-dynamic-processes-nano-sized-objects-liquid-using-scanning

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

פתחנו תא עצמאי נוזלי, המאפשר הדמיה באמצעות נוזלים באמצעות מיקרוסקופ אלקטרוני הילוכים. תהליכים דינמיים של חלקיקים בנוזל יכולים להתגלות בזמן אמת עם רזולוצית המשנה ננומטר.

חושף תהליכים דינמיים של חומרים בנוזלים באמצעות מיקרוסקופ אלקטרוני הילוכים סלולריים נוזלי

כאן אנו מתארים הליך כדי לדמיין מתחמים ויראליים בנוזל ברזולוציית ננומטר באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים שידור.

במקום TEM של מכלולים ביולוגיים בנוזל

כאן אנו מציגים את הפרוטוקולים ניסיוני עבור הצפיה בזמן אמת תהליך הרכבה עצמית באמצעות מיקרוסקופיית אלקטרונים תאים נוזל שידור.

במיקרוסקופ אלקטרונים הילוכים נוזלי-תא לצורך מעקב הרכבה עצמית של חלקיקים

נדגים שיטה כל-אלקטרונית להתבונן תשלום ננו-נפתרה הדינמיקה של dopant אטומי סיליקון עם מיקרוסקופ מינהור סריקה.

כל-אלקטרונית ננו-נפתרה סריקה מינהור מיקרוסקופיה: הקלת החקירה של דינמיקה תשלום יחיד Dopant

גרפן נוזל התא מיקרוסקופ ניתן להתבונן nanocrystal dynamics בסביבה נוזלית עם רזולוציה מרחבית גדולה יותר מאשר טכניקות אחרות של מיקרוסקופ אלקטרונים תא נוזלי. תחריט premade nanocrystals ובעקבות צורתם באמצעות גראפן נוזלי תאים במיקרוסקופ אלקטרונים הילוכים יכולות להניב מידע מכניסטית חשוב על ננו-חלקיק המרות.

שימוש במיקרוסקופ אלקטרונים הילוכים של גראפן נוזל התא ללמוד בחיי עיר Nanocrystal תחריט

טכניקות קרן יונים ממוקדת קריוגנית (FIB) ומיקרוסקופיית אלקטרונים סורקת (SEM) יכולות לספק תובנות מפתח לגבי הכימיה והמורפולוגיה של ממשקים מוצקים-נוזליים שלמים. שיטות להכנת מפות ספקטרוסקופיות באיכות גבוהה של פיזור אנרגיה (EDX) של ממשקים כאלה מפורטות, תוך התמקדות בהתקני אגירת אנרגיה.

אפיון בקנה מידה ננומטרי של ממשקים נוזליים-מוצקים על ידי צימוד כרסום קרן יונים ממוקד קריו עם מיקרוסקופיית אלקטרונים סורקת וספקטרוסקופיה

בקרת טמפרטורה במהלך ניסויים מיקרוסקופיים אלקטרונים שלב נוזלי פותח פרספקטיבות חדשות של לימוד הדינמיקה של חלקיקים בסביבות נוזליות מחקה היווצרותם או מדיה יישום. באמצעות תאים נוזליים חימום שפותחו לאחרונה, ראינו ישירות את ההשפעה של טמפרטורה על תהליכי הגרעין והצמיחה של חלקיקי זהב במים.

לימוד ההשפעות של טמפרטורה על הגרעין והצמיחה של חלקיקים על ידי מיקרוסקופ אלקטרונים העברת תא נוזלי

הפרוטוקול הנוכחי מתאר שינויים במיקרוסקופ אלקטרונים (TEM) עם מערכת תאורת אור, ייצור תאים נוזליים, ותצפיות in situ TEM של אינטראקציות הנגרמות על ידי אור בין תאי חיידקים לבין פוטוסנסיטייזר. כמו כן נדונו שיטות הכנת הדגימה, נזק לקרן אלקטרונים והדמיה.

מיקרוסקופיית אלקטרונים המושרה על ידי אור באתרו לתצפית על אינטראקציית החומר הנוזלי-רך

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לשימוש בתוכנת ראיית מכונה לייצוב תהליכים דינמיים במהלך הדמיית TEM, תוך יצירת אינדקס בו זמנית של זרמים מרובים של מטא נתונים לכל תמונה לציר זמן הניתן לניווט. אנו מדגימים כיצד פלטפורמה זו מאפשרת כיול ומיפוי אוטומטיים של מינון האלקטרונים במהלך ניסוי.

גישת ראיית מכונה לתהליכי עבודה של מיקרוסקופ אלקטרונים תמסורת, ניתוח תוצאות וניהול נתונים

ספקטרוסקופיה הקיבול יחידה אלקטרונים סורקות-בדיקה מאפשרת חקר תנועת אלקטרון בודד מתחת לפני הקרקע באזורים מקומיים. מעגל אחראי לזיהוי רגיש הוא שולב מיקרוסקופ סריקת בדיקה קריוגני לחקור מערכות קטנות של אטומים dopant מתחת לפני השטח של דגימות מוליכים למחצה.

ספקטרוסקופיה קיבוליות חד אלקטרונים סורקות-בדיקה

למד מיקרוסקופיית אלקטרונים סריקת הילוכים בנוזל לצפייה בתהליכים דינמיים של ננו-חלקיקי זהב במים. שיטה זו מאפשרת חקר התנהגות חומרים ננומטריים בסביבה נוזלית טבעית.

לימוד תהליכים דינמיים של אובייקטים בגודל ננו בנוזל באמצעות מיקרוסקופי אלקטרוני סריקת הילוכים

גלה סרטונים נוספים